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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Tragstruktur, die einen Rohbau mit einem Querträger umfasst, der mit entgegengesetzten Enden zwischen zwei B-Säulen in die Tragstruktur eingebunden ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Crashpad, eine Seitenaufprallstütze, einen Querträger und/oder eine Quertragstruktur für ein derartiges Kraftfahrzeug.
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Aus der europäischen Offenlegungsschrift
EP 1 762 465 A1 ist eine Aufprallschutzstruktur zum Bereitstellen einer Aufprallenergieabsorption mit mehreren Crashpads aus einem Kunststoffschaum bekannt. Aus der amerikanischen Offenlegungsschrift
US 2022/0063391 A1 ist eine Batterie eines Elektrofahrzeugs bekannt, die mit Crashpads aus einem Kunststoffschaum zur Aufnahme von Belastungen bei einem Seitencrash des Elektrofahrzeugs ausgestattet ist. Die internationale Offenlegungsschrift
WO 2021/003299 A1 offenbart ein Elektrofahrzeug mit einer Unterbodenbatterie, die innerhalb eines Rahmens angeordnet ist, wobei zwischen jeweils einem Seitenelement des Rahmens und der Unterbodenbatterie ein Kunststoffdeformationselement angeordnet ist. Die europäische Offenlegungsschrift
EP 3 747 736 A1 offenbart ein Elektrofahrzeug mit einer Batterie, an der seitlich Deformationselemente aus Kunststoff für einen Seitencrash angeordnet sind. Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2010 036 671 A1 offenbart ein Cabriolet-Fahrzeug mit einer Tragstruktur, die im Heckbereich hinter Fahrzeugsitzlehnen eine Versteifungsstruktur aufweist, die mit mindestens einem Deformationselement zur definierten Deformation bei einem Heckaufprall ausgestattet ist. Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2006 014 981 A1 offenbart eine Querträgerstruktur für einen Sitzbereich eines Fahrzeugs mit einem ersten Lastpfad von einem Seitenschwellerabschnitt des Fahrzeugs über einen ersten seitlichen Sitzquerträger, einen mittleren Sitzquerträger, einen gegenüber liegenden seitlichen Sitzquerträger und einen gegenüber liegenden Seitenschwellerabschnitt und mit einem zweiten davon unabhängigen Lastpfad von einem Seitenteil der Fahrzeugkarosserie über ein Koppelelement, ein erstes Querverstärkungselement, den mittleren Sitzquerträger, ein gegenüber liegendes Querverstärkungselement, ein gegenüber liegendes Koppelelement und ein gegenüber liegendes Seitenteil des Fahrzeugs. Die
DE 10 2010 039 109 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einem Vorderbau, der zwei Motorlängsträger aufweist, wobei ein hinteres Ende eines jeweiligen Längsträgers mit einem vorderen Ende eines jeweiligen Hecklängsträgers an einem Knoten verbunden ist, wobei der jeweilige Bereich des Knotens in Höhe eines Versteifungsbauteils oder Querträgers angeordnet ist. Die
DE 10 2010 006 672 A1 offenbart eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie mit zwei schwellerseitigen Lastpaden. Die
DE 10 2018 212 817 B4 offenbart eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug, mit einer Schwellerverstärkung für den Seitenaufprallschutz des Kraftfahrzeugs, wobei die Schwellerverstärkung seitlich am Fahrzeugboden jeweils zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern in Fahrzeuglängsrichtung verlaufend montiert und/oder ausgebildet ist. Die
DE 10 2015 215 655 B4 offenbart eine Fahrzeugkarosserie mit einem als Hohlträger ausgebildeten Bodenschweller, der in der Fahrzeugquerrichtung betrachtet ein inneres Schwellerteil und ein äußeres Schwellerteil aufweist, die an oberen und unteren Schweller-Randflanschen unter Zwischenlage eines Stegblechteils zu einer Flanschverbindung zusammengefügt sind. Die
DE 10 2015 207 696 A1 offenbart eine Abweisstruktur für eine Vorbaustruktur eines Kraftwagens, welche oberhalb vorderer Hauptlängsträger angeordnete seitliche Abweiselemente umfasst, welche an ihrer jeweiligen Außenseite zumindest über einen Längenbereich schräg in Fahrzeuglängsrichtung von vorne innen nach hinten außen verlaufen und welche über wenigstens ein Querelement miteinander verbunden sind. Der Rohbau des Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist als Kastenrohbau so oder so ähnlich wie die in der
DE 10 2021 102 198 B3 offenbarte Kraftfahrzeugkarosserie ausgeführt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einer Tragstruktur, die einen Rohbau mit einem Querträger umfasst, der mit entgegengesetzten Enden zwischen zwei B-Säulen in die Tragstruktur eingebunden ist, im Hinblick auf hohe Anforderungen, die bei einem Seitenaufprall zu erfüllen sind, zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 10 gelöst.
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Die Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug mit einer Tragstruktur, die einen Rohbau mit einem Querträger umfasst, der mit entgegengesetzten Enden zwischen zwei B-Säulen in die Tragstruktur eingebunden ist, dadurch gelöst, dass zwischen den entgegengesetzten Enden des Querträgers und den B-Säulen jeweils eine Seitenaufprallstütze mit einem Crashpad kombiniert ist, das einen bei einem Seitenaufprall von der betroffenen B-Säule ausgehenden zweiten Lastpfad darstellt, der zusätzlich zu einem ersten Lastpfad vorgesehen ist, der sich bei dem Seitenaufprall von der B-Säule über die jeweilige Seitenaufprallstütze in den Querträger erstreckt. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich um ein Cabriolet-Fahrzeug oder um ein Coupe. Der Querträger dient an einem als Cabrio ausgeführten Kraftfahrzeug zur Darstellung eines Überrollschutzes. Der Erste und der zweite Lastpfad erstrecken sich beide von der durch den Seitenaufprall betroffenen B-Säule nach innen. Der erste Lastpfad verläuft durch die Seitenaufprallstütze in den Querträger. Der zweite Lastpfad erstreckt sich durch das Crashpad. Über das Crashpad kann die Crashlast, die bei einem Seitenaufprall auftritt, höchst effektiv in der Tragstruktur mit dem Querträger verteilt werden. Die B-Säule stützt sich über die Seitenaufprallstütze und das Crashpad an dem Querträger ab. Darüber hinaus stützt sich die B-Säule über das Crashpad vorzugsweise unterhalb des Querträgers am Rohbau des Kraftfahrzeugs ab. Die beanspruchte Tragstruktur mit dem Crashpad ermöglicht besonders vorteilhaft die Verwendung von Gleichteilen im Rohbau von unterschiedlichen Fahrzeugvarianten. Die unterschiedlichen Fahrzeugvarianten umfassen insbesondere ein Coupe und ein Cabrio. Das Crashpad dient zum Beispiel vorteilhaft dazu, einen Aufnahmeraum für ein Verdecklager und einen Verdeckantrieb bei einem Kraftfahrzeug ohne Verdeck, zum Beispiel bei einem Coupe, so auszufüllen, dass mit dem Crashpad im Wesentlichen die gleiche oder eine ähnliche blockbildende Wirkung realisiert werden kann wie mit dem Verdecklager und dem Verdeckantrieb bei einem als Cabrio ausgeführten Kraftfahrzeug.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Crashpad aus einem Schaum gebildet ist. Dabei wird vorteilhaft ein Schaum verwendet, der auch in herkömmlichen Crashpads eingesetzt wird. Bei dem Schaum handelt es sich vorzugsweise um einen expandierten Schaumstoff aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, wie Polypropylen. Ein derartiger Schaum wird auch mit der Kurzbezeichnung EPP bezeichnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenaufprallstütze mit einem ersten Ende an der jeweils zugeordneten B-Säule befestigt ist, wobei die Seitenaufprallstütze mit einem zweiten Ende an dem Querträger befestigt ist, wobei das zweite Ende in einer Fahrzeuglängsrichtung nach hinten und einer Fahrzeugquerrichtung nach innen versetzt zu dem ersten Ende der Seitenaufprallstütze angeordnet ist. Die Fahrzeuglängsrichtung wird auch als x-Richtung bezeichnet. Analog wird die Fahrzeugquerrichtung auch als y-Richtung bezeichnet. Eine Fahrzeughöhenrichtung wird auch als z-Richtung bezeichnet. Durch die Kombination der Seitenaufprallstützen mit den Crashpads wird die Seitenabstützung der B-Säulen am Rohbau des Kraftfahrzeugs wirksam verbessert.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Crashpad einen Hohlraum ausfüllt, der in Fahrzeugquerrichtung auf einer Außenseite von der B-Säule und in Fahrzeugquerrichtung auf einer Innenseite von einer Quertragstruktur begrenzt wird, die sich in einer Fahrzeughöhenrichtung unterhalb des Querträgers erstreckt. Der Hohlraum wird nicht oder nur zum Teil von der Seitenaufprallstütze begrenzt. Die Seitenaufprallstütze ist, zumindest teilweise, oberhalb des Crashpads angeordnet. Über die Seitenaufprallstütze wird der Querträger, der an einem als Cabrio ausgeführten Kraftfahrzeug eine Überrollschutzfunktion ausübt, stabil in die Tragstruktur des Kraftahrzeugs eingebunden. Der erste Lastpfad verläuft durch die Seitenaufprallstütze. Das Crashpad dient vorteilhaft zur Darstellung des zweiten Lastpfads. Über den zweiten Lastpfad kann vorteilhaft ein Teil einer Crashlast bei einem Seitenaufprall in die Quertragstruktur des Kraftfahrzeugs unterhalb des Querträgers eingeleitet werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass sich das Crashpad mit mindestens einer schrägen Stützfläche an der Quertragstruktur abstützt. Die Stützfläche ist vorteilhaft so schräg angeordnet, dass ein Teil der Crashlast, die bei einem Seitenaufprall auftritt, schräg nach unten in die Quertragstruktur eingeleitet wird.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass sich das Crashpad mit zwei durch eine Stufe verbundenen schrägen Stützflächen an der Quertragstruktur abstützt. Dadurch wird die Krafteinleitung über den zweiten Lastpfad in die Quertragstruktur unterhalb des Querträgers optimiert. Die Stufe dient vorteilhaft dazu, ein unerwünschtes Abgleiten des Crashpads unter Last zu verhindern.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Crashpad eine der B-Säule zugewandte Formschlussgeometrie aufweist, die in eine komplementäre Formschlussausnehmung in der B-Säule eingreift. So kann das Crashpad, auch unter Last, in Fahrzeuglängsrichtung in Position gehalten werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenaufprallstütze als Hohlkammerprofil mit einer viertelkreisbogenartigen Gestalt ausgeführt ist. Daraus ergibt sich eine stabile und komfortable Anbindung des Querträgers an die Tragstruktur des Kraftfahrzeugs oberhalb der Quertragstruktur.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rohbau als Kastenrohbau ausgeführt ist.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Crashpad, eine Seitenaufprallstütze, einen Querträger und/oder eine Quertragstruktur für ein vorab beschriebenes Kraftfahrzeug. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Absorbieren von Seitenaufprallenergie in einem vorab beschriebenen Kraftfahrzeug. Über die Seitenaufprallstütze in Kombination mit dem Crashpad wird zum einen eine stabile Anbindung des Querträgers sichergestellt. So kann der Querträger vorteilhaft auch eine Überrollschutzfunktion an dem Kraftfahrzeug darstellen. Darüber hinaus kann Seitenaufprallenergie im Falle eines Seitenaufpralls über die Seitenaufprallstütze in Kombination mit dem Crashpad höchst effektiv absorbiert werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische und in einem Heckbereich abgeschnitten dargestellte Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs;
- 2 einen Querträger der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs aus 1 zwischen zwei Seitenaufprallstützen, die jeweils mit einem Crashpad kombiniert sind;
- 3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Kraftfahrzeugs mit einer B-Säule, an der eine Seitenaufprallstütze befestigt ist, die mit einem Crashpad kombiniert ist;
- 4 eine perspektivische Darstellung des Crashpads aus 3 alleine;
- 5 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie V-V mit einer gestrichelt angedeuteten Tragstruktur; und
- 6 den Ausschnitt aus 3 in einer Draufsicht mit Pfeilen zur Veranschaulichung von zwei Lastpfaden bei einem Seitenaufprall.
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In 1 ist eine Tragstruktur 2 eines Kraftfahrzeugs 1 perspektivisch und in einem Heckbereich des Kraftfahrzeugs 1 geschnitten dargestellt. Bei der Tragstruktur 2 handelt es sich um einen Rohbau 3, der als Kastenrohbau ausgeführt ist. Der Kastenrohbau 3 begrenzt im abgeschnitten dargestellten Heckbereich einen Aufnahmeraum 4 für eine Antriebseinrichtung und/oder eine Hochvoltbatterie, falls es sich bei der Antriebseinrichtung um eine elektrische Antriebseinrichtung handelt.
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Bei dem Kraftfahrzeug 1 handelt es sich um ein Coupe mit einem Fahrersitz, einem Beifahrersitz und einem Dach 5. Zwei B-Säulen 6, 7 der Tragstruktur 2 sind verkürzt ausgeführt und reichen nicht bis an das Dach 5 des Kraftfahrzeugs 1. Der Aufnahmeraum 4 wird unten von einer Quertragstruktur 8 begrenzt.
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Die Quertragstruktur 8 umfasst zum Beispiel eine Schottwand, die den Aufnahmeraum 4 von einem Fahrzeuginnenraum abgrenzt. In einer Fahrzeughöhenrichtung, die auch als z-Richtung bezeichnet wird, ist zwischen der Quertragstruktur 8 und dem Dach 5 des Kraftfahrzeugs 1 ein Querträger 10 angeordnet. Der Querträger 10 dient zum Beispiel bei einem als Cabrio ausgeführten Kraftfahrzeug 1 zur Darstellung eines Überrollschutzes.
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Der Querträger 10 kann mit einem Überrollbügel kombiniert sein. Der Querträger 10 kann auch als Überrollbügel ausgeführt sein. Der Querträger 10 ist mit Hilfe zweier Seitenaufprallstützen 11, 12 an den B-Säulen 6, 7 der Tragstruktur 2 befestigt. Die Seitenaufprallstützen 11, 12 sind mit jeweils einem Crashpad 13, 14 kombiniert. Die beiden Crashpads 13, 14 sind aus einem EPP-Schaum gebildet.
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In 2 sind der Querträger 10 und die mit den Crashpads 13, 14 kombinierten Seitenaufprallstützen 11, 12 alleine perspektivisch dargestellt. Die Seitenaufprallstützen 11, 12 dienen zur Darstellung von ersten Lastpfaden bei einem Seitenaufprall. Die Crashpads 13, 14 dienen zur Darstellung von zweiten Lastpfaden bei einem Seitenaufprall.
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Das Crashpad 13 umfasst, wie man in 2 sieht, zwei vertikale oder schräge Stützflächen 15, 16. Zwischen den beiden Stützflächen 15, 16 ist eine Stufe ausgebildet. Mit den beiden Stützflächen 15, 16 stützt sich das Crashpad 13 in seinem in 1 dargestellten Einbauzustand an der Quertragstruktur 8 ab.
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Darüber hinaus sieht man in 2, dass das Crashpad 13 an einer nach außen gewandten Seitenfläche eine Formschlussgeometrie 17 aufweist. Im eingebauten Zustand greift das Crashpad 13 mit seiner Formschlussgeometrie 17 in eine komplementär ausgebildete Formschlussausnehmung ein, die innen an der B-Säule 6 vorgesehen ist, wie man in 1 sieht. Die in die Formschlussausnehmung eingreifende Formschlussgeometrie 17 des Crashpads 13 dient dazu, das Crashpad 13 im eingebauten Zustand in einer Fahrzeuglängsrichtung, die auch als x-Richtung bezeichnet wird, zu halten oder zu fixieren.
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In den 3 bis 6 ist veranschaulicht, wie mit der Seitenaufprallstütze 11 und dem Crashpad 13 bei einem Seitencrash oder Seitenaufprall auf die B-Säule 6 zwei Lastpfade realisiert werden können, die in 6 durch Pfeile 32 bis 36 und 37 bis 40 angedeutet sind. Eine Crashlast ist in 6 durch einen Pfeil 31 angedeutet.
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In 3 ist durch einen Pfeil 18 eine Vorwärtsfahrtrichtung des in 3 nur teilweise perspektivisch dargestellten Kraftfahrzeugs 1 angedeutet. Die Tragstruktur 2 des Kraftfahrzeugs 1 umfasst zwischen einem Hinterrad 19 und einer Tür 20 die B-Säule 6. Der als Kastenrohbau ausgeführte Rohbau 3 des Kraftfahrzeugs 1 umfasst den Querträger 10, der bei einer Ausführung des Kraftfahrzeugs 1 als Cabrio zur Darstellung eines Überrollschutzes dient. Der Querträger 10 ist mit Hilfe der Seitenaufprallstütze 11 fest mit der B-Säule 6 verbunden.
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Die Seitenaufprallstütze 11 ist hier als Mehrkammerprofil ausgeführt und hat hier im Wesentlichen die Gestalt eines Viertelkreisbogens, der mit einem Ende mit der B-Säule 6 verschraubt ist. Am anderen Ende ist die Seitenaufprallstütze 11 mit dem Querträger 10 verschraubt. Das Crashpad 13 ist in einem Hohlraum zwischen dem Querträger 10 und der B-Säule 6 angeordnet.
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Der Einbauraum des Crashpads 13 wird, wie sich aus einer Zusammenschau der 4 und 5 ergibt, seitlich außen von der B-Säule 6 begrenzt. Seitlich innen wird der Hohlraum, in dem das Crashpad 13 aufgenommen ist, von dem Rohbau 3 begrenzt. Das Crashpad 13 ist aus einem Schaum 24 gebildet. Bei dem Schaum 24 handelt es sich hier um einen EPP-Schaum.
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In 6 ist durch die Pfeile 31 bis 40 angedeutet, wie sich die Crashlast 31 auf die beiden Lastpfade 32 bis 36 und 37 bis 40 verteilt. Ein erster Lastpfad 32 bis 36 verläuft durch die Seitenaufprallstütze 11. Von dort wird der Lastanteil dieses Lastpfads dann in den in 6 nicht dargestellten Querträger weitergeleitet.
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Ein zweiter Lastpfad 37 bis 40 verläuft durch das Crashpad 13. Über das Crashpad 13 wird die Last in die in 6 nicht dargestellte Quertragstruktur 8 weitergeleitet. Eine gewünschte Energieaufnahme bei dem Seitenaufprall erfolgt vorteilhaft durch Deformation der Seitenaufprallstütze 11 und des Crashpads 13.
